全sbr内胎设计

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1、第1 4 届中国轮胎技术研讨会论文集 全S B R 内胎设计 吴学斌，黄宾，秦志亮 ( 新疆昆仑股份有限公司t 新疆库尔勒8 4 1 0 1 1 ) 捕毫：试验研制全S 1 R 内胎。结果表明，用1 0 0 “S B R I S 0 0 生产内胎，在配方及生产工艺合理的条件下，全S B R 内胎的气密性及耐热老化明显好于N R S B R 内胎，接近I I R 内胎的水平。而现生产f I R 内胎为降低配方成本，井用 E P D M 使用再生胶，大量填充炭黑与操作油t 内胎的气密性下降。而垒S B R 内胎古肢率高操作油用量小，实际使用 时气密性接近I I R 内胎的水平，且生产成本较低。 关

2、键词：内胎f s B R ；N R ；H R ，气密性；耐丸性；耐热老化性 内胎是充气轮胎的重要配件，起着密封空气 的作用，对载重斜交轮胎来说必不可少。内胎 通常在7 0 1 2 0 或更高的温度下使用，故内 胎应具有足够的气密性和耐热性及较好的强度。 随着载重轮胎使用条件的变化，近几年I I R 内胎 已得到广泛应用，人们已认识到内胎质量的好坏 在一定程度上影响着轮胎的使用性能及汽车的节 油性能。 f I R 内胎具有优异的气密性，可避免轮胎行 驶中由于空气的泄漏导致内压降低、轮胎过快 磨损及滚动阻力增大。但随着石油危机的加 剧，国外I I R 价格居高不下，国内I I R 内胎价格 也随之

3、猛增。f I R 内胎生产企业为降低成本，使 用再生胶、超量填充炭黑和油，且以次充好的占 有很大比例。考虑到S B R 分子中含有较多的苯 环，其气密性明显好于其它常用胶种，我们对 S B R 内胎进行了全面的试验与试制，从成品轮胎 实际使用结果上看效果很好，具有一定的推广应 用价值。 I 实验 1 1 原材料 N R ，S C R 5 4 。云南勐腊橡胶农场产品；S B R ， 牌号1 5 0 0 ，中国石油兰州石化分公司合成橡胶厂 产品；炭黑N 3 3 0 ，新疆塔里木炭黑厂产品；天然气 半补强炭黑，库车轮南炭黑厂产品；促进剂，中国 石油兰州石化分公司有机合成助剂厂产品；其它 均为橡胶工业

4、常用原材料。 1 2 胶料配方 全S B R 内胎：S B R1 0 0 ，炭黑N 3 3 04 5 ，芳 烃油8 ，硫黄1 1 ，促进剂1 7 ，加工助剂 1 5 ，其它1 8 5 。 N R S B R 内胎( 生产内胎) ：N R6 0 ，S B R 4 0 ，炭黑N 3 3 03 5 。半补强炭黑1 z ，芳烃油7 ， 硫黄1 ，促进剂1 _ 3 ，其它1 2 。 J 3 主要设备和仪器 X K - 1 6 0 型开炼机，广东汕头化工机械广产 品；G K 2 7 0 型密炼机，益阳檬胶塑料机械集团有 限公司产品；X M 一1 4 0 型密炼机，大连橡塑机械股 份有限公司产品；X J -

5、 1 5 0 型滤胶机和X J 2 0 0 型挤 出机，大连第二橡塑机械有限公司产品；W G J 一 2 5 0 0 B 型电子拉力机，广西师范大学秀峰电器厂 产品；C 2 0 0 0 E 无转于硫化仪，北京友深电子仪器 有限公司产品。 1 4 试样制备 小配合胶料在X K 一1 6 0 型开炼机上生产。大 配合胶料采用两段混炼，一段在G K 2 7 0 型密炼机 中进行，二段加硫黄在X M 一1 4 0 型密炼机中进行。 内胎生产采用滤胶后直接挤出胎筒并热贴气门嘴 胶垫的工艺。 1 5 性能测试 各项性能均按相应的国家标准进行测定。 2 结果与讨论 2 1 小配合试验 根据设计思路，首先对全

6、S B R 内胎配方进行 吴学斌等全S B R 内胎设计 小配合试验，试验结果见表1 。 从表1 可以看出，全S B R 内胎胶料虽然使用 了1 0 0 的炭黑N 3 3 0 ，但因S B R 的强力性能差， 故胶料的强度和抗撕裂性能均有下降；胶料硬度 和拉断伸长率有所提高；全S B R 内胎胶料虽然使 用了较大量的促进剂，但是由于S B R 苯环的影 响，胶料硫化速度仍然较慢。 表1 小配合试验结果 项目全S B R N R S B R 硫化仪数据( 1 4 3 ) t l o n f i n 1 1 9 88 9 8 f m l n2 0 ，6 21 5 ，5 5 硫化时间( 1 4 3

7、) r a i n如6 08 0 4 06 08 0 邵尔A 型硬度度 5 85 85 85 55 55 5 3 0 0 定伸应力M P a 3 83 94 15 85 85 6 拉伸强度M P a 1 5 5 1 5 51 4 52 0 01 8 61 8 8 拉断伸长率“ 7 4 07 2 07 0 06 3 06 0 06 0 0 拉斯束丸变形“ 1 31 11 21 41 31 3 撕裂强度( k N 1 2 1 叫) 5 15 1 8 88 7 l O O 2 4h 热空气老化后 邵尔A 型硬度度 5 9 3 0 0 定伸虚力M P a 5 3 拉伸强度M P a 1 3 9 拉断伴

8、长事 6 D O 拉断永久变形8 5 7 6 5 1 7 0 5 5 0 1 1 2 2 大配合试验 鉴于小配合试验结果基本达到设计要求，对 全S B R 内胎胶料进行了车间大配合试验，试验结 果见表2 。 从表2 可以看出，大配合试验结果与小配合试 验有很好的再现性，但1 2 0 2 4h 热空气老化后 的全S B R 内胎胶料的耐热老化性能明显提高。 2 3 内胎成品试验 2 3 1内胎生产及成品物理性能试验 鉴于车间大料试验结果较优，对全S B R 内胎 配方进行丁内胎生产试验。我公司内胎生产工艺 为粗炼一供胶一滤胶一细炼一供胶一挤出胎筒一 热贴胶嘴一冷却一定长一检验一硫化一成品检 验。

9、全S B R 内胎生产工艺沿用正常生产工艺，只 是硫化温度比正常生产内胎提高2 。此外，全 S B R 内胎胶料塑性值低、门尼粘度高，挤出胎筒 收缩率较正常生产内胎大，挤出时须控制好胎筒 尺寸。 寰2 大配合试验结果 项目垒S B RN R S B R 硫化仪数据( 1 4 3 ) M L ( N m ) 0 4 0 0 3 2 M H ( N m 1 8 51 4 4 t t D m i n 8 5 87 9 8 “o r a i n 1 2 9 81 1 7 2 硫化时间( 1 4 3 ) r a i n 4 06 08 04 06 08 0 鄙尔A 型硬度度 6 16 1 6 15 75

10、 7耵 3 0 0 “定仲应力M P a3 94 2I 05 1 4 0 5 4 拉伸强度M P a 1 4 4 1 4 61 4 81 9 8 1 8 81 84 拉断仲长率 7 0 06 8 07 0 06 4 0 6 5 0 6 3 0 拉断柬久变形1 1 1 1 1 11 51 31 3 撕裂强度( k N m _ 1 ) 6 56 19 28 8 1 2 0 2 4h 热空气老化后 邵尔A 型硬度魔 “ 3 0 0 定伸应力M P a7 2 拉伸强度M P a 1 4 0 拉断伸长率“ 5 2 0 拉断永久变形“ 9 5 8 6 O 1 1 9 4 9 0 1 2 试制的l O 0

11、0 2 0 规格昆仑牌全S B R 内胎 成品检验结果见表3 ，同期我公司正常生产的 N R S B R 内胎检验结果见表4 ，外购I I R 内胎检 验结果见表5 。 从表3 可以看出，全S B R 内胎物理性能较 优，完全达到了N R S B R 内胎的性能要求，只是 接头强度、气门嘴胶垫与胎身粘合强度比公司正 常生产N R S B R 内胎偏低，但完全满足国家标准 要求。同时成品内胎拉伸强度比半成品胶料有所 提高，这与全S B R 内胎胶料经过滤胶和挤出工序 后混炼均匀性迸一步提高有关。 从表3 5 可以看出，全S B R 内胎的物理性 裹31 0 帅一2 0 全S B R 内胎物理性能

12、检验结果 注，1 ) 参照G B7 0 3 6 1 1 9 9 7 。 2 2 6第1 4 届中国轮胎技术研讨会论文集 衰41 0 呻一2 0N R $ B R 内胎物理性能检验结果 注；1 ) 同表3 裹5 外购1 0 0 0 - - 2 0I I R 内胎物理性能检验结果 洼：1 ) 同表3 。 能明显优于I I R 内胎，略低于N R S B R 内胎，但 各项性能均达到G B7 0 3 6 1 1 9 9 7 要求。 2 3 2 耐久性试验 内胎最重要的作用是密封空气，若气密性不 好。在轮胎内压及高温的作用下，内胎空气中的氧 气容易渗透到轮胎胎体帘布层中，造成帘布层胶 料因氧化而提前老

13、化破坏。据橡胶工业手册介 绍，4 0 时的I I R 气透因数( Q ) 为0 6 1 0 8 ，约为 N R 的1 2 0 ，B R 的1 7 6 ，S B R 的1 s ，E P D M 的 1 1 3 。虽然随着温度的提高气透率的差别逐步缩 小，但差别仍很大。一般来说。I I R 品种、硫化程 度对气密性影响不很大，但操作油和填充剂用量对 气密性影响很大，例如，在填充5 0 份炭黑的情况 下，操作油从0 份增至3 0 份时气透率增大3 倍。 通常，I I R 内胎中并用1 5 份的E P D M ，使用 2 5 份左右的I I R 再生胶，同时操作油的使用量在 3 0 份左右，因此实际生

14、产的I I R 内胎气透率已明 显提高。而S B R 内胎因不使用再生胶，且操作油 使用量少，再加上内胎的使用温度远高于4 0 ， 因此实际使用中I I R 内胎与全S B R 内胎的气密 性基本接近。 为进一步鉴定全S B R 内胎气密性及耐热老 化性能，将全S B R 内胎、N R S B R 内胎及I I R 内 胎在同一条件下进行耐久性试验，试验结果见表 6 。耐久性试验后成品内胎物理性能鉴定结果见 表7 。 表6 不同晶种内胎耐久性试验结果 注一轮胎耐久性试验条件为速度6 5k m h 加载质量及 时间按G B T4 5 0 1 - - 1 9 9 8 执行 表7 耐久性试验后内胎物

15、理性能检验结果 从表6 和7 可以看出，装配全S B R 内胎与外 购I I R 内胎的轮胎耐久性试验时间基本相同，全 S B R 内胎的耐热老化性能明显好于N R S B R 内 胎，与f I R 内胎接近，说明全S B R 内胎综合性能 较优。 2 3 3 气密性试验 不同品种内胎的室内充气气密性试验结果见 表8 。从表8 可以看出，全S B R 内胎的气密性好 于N R S B R 内胎，与I I R 内胎相同。 2 4 全S B R 内胎实际装车试验 鉴于全S B R 内胎室内试验效果很好，批量生 产了5 0 条1 0 0 0 - - 2 0 全S B R 内胎进行实际装车 试验。全S

16、 B R 内胎手感弹性明显差于N R S B R 内胎，而与I I R 内胎相似，在装车试验的司机认为 这批全S B R 内胎是我们自己试验生产的I I R 内 吴学斌等全S B R 内胎设计 表8 内胎室内实际充气试验气压变化结果M P 拄：室内试验楹匿为3 0 胎的情况下进行装车试验，半年后司机反映此批 “I I R ”内胎质量很好，特目9 是使用后更换外 胎时，内胎很容易从外胎中拔出，且内胎仍能再 使用。 2 5 经济效益 由于原材料价格变动较大，具体价格不好计 算，但粗略计算全S B R 内胎成本比N R S B R 内 胎低1 5 左右，比I I R 内胎低4 0 左右，因此全 S B R 内胎经济效益非常明显。 3 结论 ( 1 ) 全